KR102435376B1 - 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법 - Google Patents

압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법은 알루미늄 바를 압출 금형으로 압출하여 횡방향 절단 단면 형상이 직사각형인 중공의 각형 캔을 성형하는 제1 단계; 알루미늄 플레이트를 가공하여 상기 각형 캔의 길이방향의 양끝에 형성된 개구를 덮는 제1 캡 플레이트 및 제2 캡 플레이트를 성형하는 제2 단계; 상기 개구 내측으로 삽입되는 체결돌기부를 상기 캡 플레이트의 가장자리와 단차지면서 상기 캡 플레이트의 일면으로부터 돌출되게 상기 각각의 캡 플레이트에 가공하는 제3 단계; 상기 각각의 캡 플레이트 중 어느 하나 또는 각각의 캡 플레이트 모두 또는 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀 및 상기 안전 배기변 홀 둘레에 단차부를 가공하는 제4 단계; 및 상기 안전 배기변 홀을 덮도록 상기 단차부 상에 안전 배기변을 안착시킨 후 상기 안전 배기변을 고정하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법{SECONDARY BATTERY CAN MANUFACTURED BY EXTRUSION METHOD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법에 관한 것으로, 길이 조절이 자유로운 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수번 반복가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.
이와 같은 이차전지는 전지의 케이스로 사용되는 캔몸체(can body)와, 캔몸체의 개방된 상부를 폐쇄시키고 전극이 고정되는 캡플레이트 조립체(cap plate assembly)가 결합되어 이루어지는데, 이와 같은 이차전지와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0973309호 "이차 전지용 절연 케이스 및 이를 구비하는 이차 전지", 등록번호 제10-0882912호 "캡 조립체, 이를 구비하는 이차 전지, 상기 캡 조립체의 제조방법 및 상기 이차전지의 제조방법", 등록번호 제10-0467703호 "캡 조립체 및 이를 채용한 이차전지", 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0066860호 "이차 전지용 캡 조립체 및 이를 이용한 이차 전지", 공개번호 제10-2007-0082943호 "개선된 구조의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지" 등이 안출되어 있다.
그런데, 종래 이차전지 캔은 딥 드로잉 방식으로 제작되어 그 길이가 제한적이었고, 길이의 제한에 따라 이차전지 모듈의 규격이 작아지고, 상기 모듈을 조합한 배터리 팩을 제작하는 경우 상기 모듈의 수가 증가하고, 모듈 간의 간격이 넓어서 배터리 효율이 저하되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 충방전 면적을 갖는 각형 이차전지의 제조가 가능하고, 모듈 케이스의 일방향을 따라 좁은 배터리간 간격으로 용이하게 배열이 가능하여 배터리 효율이 증대된 대용량의 이차전지 모듈 제작이 가능해지도록 한 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법은 알루미늄 바를 압출 금형으로 압출하여 횡방향 절단 단면 형상이 직사각형인 중공의 각형 캔을 성형하는 제1 단계; 알루미늄 플레이트를 가공하여 상기 각형 캔의 길이방향의 양끝에 형성된 개구를 덮는 제1 캡 플레이트 및 제2 캡 플레이트를 성형하는 제2 단계; 상기 개구 내측으로 삽입되는 체결돌기부를 상기 캡 플레이트의 가장자리와 단차지면서 상기 캡 플레이트의 일면으로부터 돌출되게 상기 각각의 캡 플레이트에 가공하는 제3 단계; 상기 각각의 캡 플레이트 중 어느 하나 또는 각각의 캡 플레이트 모두 또는 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀 및 상기 안전 배기변 홀 둘레에 단차부를 가공하는 제4 단계; 및 상기 안전 배기변 홀을 덮도록 상기 단차부 상에 안전 배기변을 안착시킨 후 상기 안전 배기변을 고정하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 체결돌기부는 상기 개구 형상에 대응하는 직사각형 면 형상으로 돌출되게 가공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 체결돌기부는 상기 캡 플레이트의 사방 모서리 측에 상기 개구의 사방 모서리에 대응되는 ㄱ자 형상을 이루도록 다수 형성되고, 상기 각각의 ㄱ자 형상의 체결돌기부는 상기 캡 플레이트의 일면의 사방 모서리 측에 엠보싱 형태로 가공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔은 횡방향 절단 단면 형상이 직사각형이고, 길이방향의 양측에 개구가 형성되는 중공의 바 형태의 각형 캔; 및 상기 각형 캔의 길이방향의 양측 단부 형상에 대응하는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 구비되고, 상기 개구의 내면에 밀착 가능한 소정의 형상으로 상기 플레이트의 일면으로부터 돌출 형성되는 체결돌기부를 포함하며, 상기 체결돌기부가 상기 개구에 삽입되어 상기 개구의 내면에 밀착하면서 상기 각형 캔의 양측에 조립되어 고정되는 제1 캡 플레이트 및 제2 캡 플레이트를 포함하고, 상기 제1 캡 플레이트 및 상기 제2 캡 플레이트 중 어느 하나 또는 상기 제1 캡 플레이트 및 상기 제2 캡 플레이트 모두 또는 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀이 구비되고, 상기 안전 배기변 홀에는 안전 배기변이 결합되어 구비되고, 상기 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법에 의하면, 길이 조절이 용이하여 긴 길이의 이차전지 캔의 제조가 가능하고, 긴 길이의 이차전지 캔은 긴 길이의 파우치형 단위셀을 다수 수용할 수 있으므로 넓은 충방전 면적을 갖는 각형 이차전지의 제조가 가능하고, 모듈 케이스의 일방향을 따라 좁은 배터리간 간격으로 용이하게 배열이 가능하여 배터리 효율이 증대된 대용량의 이차전지 모듈 제작이 가능해지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 제1 캡 플레이트를 확대 도시하는 사시도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 제2 캡 플레이트를 확대 도시하는 사시도이다.
도 3a는 도 2a에 도시된 제1 캡 플레이트에 형성되는 체결돌기부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 2b에 도시된 제2 캡 플레이트에 형성되는 체결돌기부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 결합 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔을 이용하여 제작된 셀 모듈이 대용량 모듈로 묶인 모습을 예시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔을 이용하여 파우치형 셀 모듈이 제작되는 모습을 예시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔의 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 제1 캡 플레이트를 확대 도시하는 사시도이고, 도 2b는 도 1에 도시된 제2 캡 플레이트를 확대 도시하는 사시도이고, 도 3a는 도 2a에 도시된 제1 캡 플레이트에 형성되는 체결돌기부의 다른 예를 나타내는 사시도이고, 도 3b는 도 2b에 도시된 제2 캡 플레이트에 형성되는 체결돌기부의 다른 예를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 1의 결합 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔은 각형 캔(110), 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
상기 각형 캔(110)은 일정 길이를 갖고 양측에 개구(110a)가 형성되는 중공의 바 타입으로 구비된다. 즉, 상기 각형 캔(110)은 횡방향 단면 형상이 직사각형 형상인 중공의 바 타입으로 구비된다.
상기 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130)는 상기 각형 캔(110)의 길이방향의 양측 단부 형상에 대응하는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 구비된다.
상기 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130)는 체결돌기부(121, 131)가 캡 플레이트(120, 130)의 가장자리와 단차지면서 캡 플레이트(120, 130)의 일면으로부터 돌출되게 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 체결돌기부(121, 131)는 상기 개구(110a) 형상에 대응하는 직사각형 면 형상으로 돌출될 수 있다. 이러한 경우, 상기 체결돌기부(121, 131) 둘레 및 상기 캡 플레이트(120, 130)의 가장자리를 따라 사각형의 단차가 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 체결돌기부(121, 131)는 상기 캡 플레이트(120, 130)의 사방 모서리 측에 상기 개구(110a)의 사방 모서리에 대응되는 ㄱ자 형상을 이루도록 다수 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 각각의 체결돌기부(121, 131)의 외곽 및 상기 캡 플레이트(120, 130)의 모서리 측 단부 사이에 단차가 형성될 수 있다.
이러한 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130) 각각은 상기 체결돌기부(121, 131)가 상기 개구(110a)의 내측으로 삽입되어 상기 체결돌기부(121, 131)의 외곽이 상기 개구(110a)의 내면 밀착하여 상기 각형 캔(110)에 조립되고, 상기 각각의 캡 플레이트(120, 130) 둘레 및 상기 각형 캔(110) 양측 각각의 개구(110a) 측 단부 둘레를 용접하여 상기 각형 캔(110) 양측에 고정될 수 있다. 예를 들어, 레이저 용접으로 고정될 수 있다.
한편, 상기 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130) 중 어느 하나, 또는 둘 모두, 또는 상기 각형 캔(110)의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나의 가운데에 안전 배기변 홀(122)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 각형 캔(110)의 상면 및 상기 제1 캡 플레이트(120)에 상기 안전 배기변 홀(111, 122)이 형성될 수 있다. 상기 안전 배기변 홀(111, 122)의 둘레에는 단차부(111a, 122a)를 갖도록 형성된다. 상기 안전 배기변 홀(111, 122)에는 절개를 유도하는 노치(141, 151)가 형성된 안전 배기변(140, 150)이 상기 단차부(111a, 122a) 상에 안착되게 조립된 후 레이저 용접에 의해 고정된다.
이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 케이스의 제조과정을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법은 제1 단계 내지 제5 단계(S150)를 포함한다.
제1 단계(S110)로서, 알루미늄 바를 압출 금형으로 압출하여 횡방향 절단 단면 형상이 직사각형인 중공의 각형 캔을 성형한다. 상기 알루미늄 바의 압출 성형 과정은 통상의 중공 관의 압출 성형 과정과 유사 또는 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
제2 단계(S120)로서, 알루미늄 플레이트를 가공하여 상기 각형 캔의 길이방향의 양끝에 형성된 개구를 덮는 한 쌍의 캡 플레이트를 성형한다. 이때, 상기 한 쌍의 캡 플레이트의 크기는 상기 각형 캔의 개구 측의 단부 크기와 동일할 수 있다.
제3 단계(S130)로서, 상기 개구 내측으로 삽입되는 체결돌기부를 상기 캡 플레이트의 가장자리와 단차지면서 상기 캡 플레이트의 일면으로부터 돌출되게 상기 한 쌍의 캡 플레이트 각각에 가공한다.
일 예로, 상기 체결돌기부(121, 131)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 개구(110a) 형상에 대응하는 직사각형 면 형상으로 돌출되게 가공될 수 있다. 이러한 경우 상기 체결돌기부(121, 131)의 가공 방법에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 프레스 가공 방법으로 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 체결돌기부(121, 131)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 캡 플레이트의 사방 모서리 측에 상기 개구의 사방 모서리에 대응되는 ㄱ자 형상을 이루도록 다수 형성될 수 있다. 이때, 상기 각각의 ㄱ자 형상의 체결돌기부(121, 131)는 상기 캡 플레이트(120, 130)의 일면의 사방 모서리 측에 엠보싱 형태로 가공될 수 있다. 이러한 경우 상기 체결돌기부(121, 131)의 가공 방법에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 프레스 가공 방법으로 형성될 수 있다.
제4 단계(S140)로서, 상기 각각의 캡 플레이트 중 어느 하나 또는 각각의 캡 플레이트 모두 또는 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀 및 단차부를 가공할 수 있다. 예를 들어, 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나 및 한 쌍의 캡 플레이트 중 어느 하나에 상기 안전 배기변 홀 및 단차부를 가공할 수 있다.
제5 단계(S150)로서, 상기 안전 배기변 홀을 덮도록 상기 단차부 상에 안전 배기변을 안착시킨 후 상기 안전 배기변을 고정한다. 예를 들어, 상기 안전 배기변의 고정은 레이저 용접으로 고정될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔은 압출 방식으로 제조되므로 각형 캔(110)의 길이 조절이 용이하여 긴 길이의 파우치형 셀(10) 또는 긴 길이의 각형 셀(20)의 수납이 가능할 수 있다.
일 예로, 상기 각형 캔(110)의 길이를 1M 이상의 길이로 제작하고, 상기 각형 캔(110)의 4면 중 어느 하나의 면에 안전 배기변 홀이 가공되는 경우 어느 하나의 면은 다른 3면의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 안전 배기변 홀이 가공되는 면은 1T, 나머지 3면은 0.6~0.8T로 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔은 다수의 파우치형 셀(20) 또는 다수의 각형 셀(10)을 수납하여, 파우치형 셀 모듈 또는 각형 셀 모듈을 제작하는데 이용될 수 있다. 이하에서는 상기 파우치형 셀 모듈 및 상기 각형 셀 모듈을 제작하는 과정을 각각 설명한다.
각형 셀 모듈의 제작
먼저, 각형 셀 모듈의 제작을 위해, 각형 캔(110)의 상면의 양측에 제1 전극 및 제2 전극을 각각 장착할 수 있다. 이때, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나는 (+)단자이고, 나머지 하나는 (-)단자이다.
이어서, 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130) 중 하나, 예를 들어, 제2 캡 플레이트(130)를 상기 각형 캔(110)의 일측 개구에 체결하여 고정한다.
이어서, 상기 각형 캔(110)의 내부에 다수의 각형 셀을 수납한다. 이때, 각각의 각형 캔(110)의 (+)극 및 (-)극이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접할 수 있는 길이를 갖는다.
이어서, 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130) 중 나머지 하나, 예를 들어, 상기 제1 캡 플레이트(120)를 상기 각형 캔(110)의 나머지 개구에 체결하여 고정한다.
파우치형 셀 모듈의 제작
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔을 이용하여 파우치형 셀 모듈이 제작되는 모습을 예시하는 도면이다.
먼저, 파우치형 셀 모듈의 제작을 위해, 도 7에 도시된 파우치형 셀(20)의 (+)극의 제1 리드 탭(21) 및 (-)극의 제2 리드 탭(22)을 고정하기 위한 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30) 및 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)를 준비한다. 상기 각각의 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 슬릿(32)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 각형 캔(110)의 양측에 조립되는 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130) 각각에는 제1 전극 및 제2 전극을 각각 조립하여 준비한다.
이어서, 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)를 상기 각형 캔(110)의 일측 개구 내측으로 삽입하여 배치시킨다.
이어서, 상기 다수의 파우치형 셀(20)을 상기 각형 캔(110)의 내부로 다수 삽입한다. 이때, 상기 각각의 파우치형 셀(20)의 제1 리드 탭(21)이 상기 각형 캔(110) 내부에 배치된 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)의 슬릿(32)들에 삽입되도록 한다.
이어서, 상기 각형 캔(110)의 다른 개구 측에서 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)를 각형 캔(110) 내에 삽입하되, 상기 파우치형 셀(20)의 제2 리드 탭(22)이 상기 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)의 슬릿(32)들에 삽입되도록 한다.
이어서, 상기 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)의 슬릿(32) 외측으로 돌출된 제1 리드 탭(21)의 일부를 절단하여 제거한 후 상기 제1 리드 탭(21)을 상기 슬릿(32)에 레이저 용접하여 고정하고, 상기 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)의 슬릿(32) 외측으로 돌출된 제2 리드 탭(22)의 일부를 절단하여 제거한 후 상기 제2 리드 탭(22)을 상기 슬릿(32)에 레이저 용접하여 고정한다.
이어서, 제1 캡 플레이트(120)를 상기 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30) 방향에서 상기 각형 캔(110)에 체결하여 고정하고, 상기 제2 캡 플레이트(130)를 상기 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30) 방향에서 상기 각형 캔(110)에 체결하여 고정한다. 이때, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제1 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30) 및 상기 제2 리드 탭 고정형 전극 플레이트(30)에 접하도록 한다.
이와 같이 제작된 파우치형 셀 모듈 또는 각형 셀 모듈은 외관이 각형을 이루므로 다수로 배열하기에 용이하며, 다수가 전기적으로 연결되어 대용량 모듈을 구성할 수 있으며, 상기 대용량 모듈은 전기 자동차 배터리로 사용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 파우치형 셀 모듈 및 상기 각형 셀 모듈을 셀 모듈로 통칭하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔을 이용하여 제작된 셀 모듈이 대용량 모듈로 묶인 모습을 예시하는 평면도이다.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 셀 모듈(300)은 내부공간을 갖는 직육면체 형상의 박스 형태의 모듈 케이스(210) 내에 다수 수납되어 구성될 수 있다. 이때, 상기 셀 모듈(300)은 상기 모듈 케이스(210)의 길이방향을 따라 다수 배열될 수 있고, 그 배열된 셀 모듈(300)들의 전극 단자들에 전기적으로 접속되는 버스 바(bus bar)(미도시)를 모듈 케이스(210)에 설치하여 구성될 수 있다.
이러한 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 모듈 케이스(210) 내에 수납되는 셀 모듈(300)들 간의 간격이 감소하므로 상기 대용량 모듈(200)의 배터리 효율이 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 캔은 그 길이 조절이 용이하여 긴 길이의 이차전지 캔의 제조가 가능하고, 긴 길이의 이차전지 캔은 긴 길이의 파우치형 셀 또는 긴 길이의 각형 캔을 다수 수용할 수 있으므로 넓은 충방전 면적을 갖는 셀 모듈의 제조가 가능하고, 자동차 배터리용 대용량 모듈을 제작하는 경우 좁은 셀 모듈간 간격으로 용이하게 배열이 가능하여, 배터리 효율이 증대된 대용량의 이차전지 모듈 제작이 가능해지는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔의 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130)의 표면에는 금속표면의 내마모성, 내오염성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 디시클로펜타디엔 다이옥사이드 20중량%, 모노에탄올아민 17중량%, 하프늄 13중량%, 유기산마그네슘 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 8중량%, 산화알루미늄(AIO2) 9중량%, 논플루오로케미칼액티브 18중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.
디시클로펜타디엔 다이옥사이드, 모노에탄올아민은 부식 방지 및 내오염성, 변색 방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 논플루오로케미칼액티브는 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내마모성, 내오염성 향상 효과를 나타내었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압출 방식으로 제조된 이차전지 캔의 안전 배기변(140, 150)의 표면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 안전 배기변(140, 150) 표면 상의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 안전 배기변(140, 150) 표면 상의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염방지도포용 조성물을 안전 배기변(140, 150) 표면 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 각형 캔(110) 표면 상의 최종 도포막 두께는 800 ~ 2400Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 800 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2400 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 0.1 몰 및 에틸셀루솔브 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 캔의 각형 캔(110)의 표면에 방열용 코팅제가 도포될 수 있으며, 이 방열용 코팅제에 의해 상기 각형 캔(110) 내에 수납되는 셀에서 방출되는 열이 외부로 충분히 발산되므로 각형 캔(110)의 표면이 과도하게 가열되는 것을 방지하고 열을 효과적으로 방출할 수가 있다.
이 방열용 코팅제 조성물은 에틸트리메톡시실란 8중량%, MTMS(Methyltrimethoxysilane) 48중량%, 산화크롬 10중량%, 그라파이트 11중량%, 질화규소 7중량%, 수산화나트륨(NaOH) 3중량%, 산화티탄 3중량%, 폴리아마이드왁스 2중량%, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란 8중량%로 구성된다.
에틸트리메톡시실란은 방열 코팅층 보호 등의 역할을 하며, MTMS(Methyltrimethoxysilane)은 바인더 수지 역할을 하고, 산화크롬은 내마모 역할을 하며, 그라파이트는 열전도성과 전기적 특성이 우수하고, 질화규소는 강도 향상 및 균열을 방지하며, 수산화나트륨은 분산제 역할을 하고, 산화티탄은 내후성을 위해서, 폴라아마이드왁스는 침강방지 역할을 하고, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란은 부착력 증강 등의 역할을 한다.
방열 두께는 6~1800㎛을 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100 : 각형 캔 120 : 제1 캡 플레이트
130 : 제2 캡 플레이트 140, 150 : 안전 배기변

Claims (4)

  1. 알루미늄 바를 압출 금형으로 압출하여 횡방향 절단 단면 형상이 직사각형인 중공의 각형 캔을 성형하는 제1 단계;
    알루미늄 플레이트를 가공하여 상기 각형 캔의 길이방향의 양끝에 형성된 개구를 덮는 제1 캡 플레이트 및 제2 캡 플레이트를 성형하는 제2 단계;
    상기 개구 내측으로 삽입되는 체결돌기부를 상기 캡 플레이트의 가장자리와 단차지면서 상기 캡 플레이트의 일면으로부터 돌출되게 상기 각각의 캡 플레이트에 가공하는 제3 단계;
    상기 각각의 캡 플레이트 중 어느 하나 또는 각각의 캡 플레이트 모두 또는 상기 각형 캔의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀 및 상기 안전 배기변 홀 둘레에 단차부를 가공하는 제4 단계; 및
    상기 안전 배기변 홀을 덮도록 상기 단차부 상에 안전 배기변을 안착시킨 후 상기 안전 배기변을 고정하는 제5 단계를 포함하고;
    상기 체결돌기부는 상기 캡 플레이트의 사방 모서리 측에 상기 개구의 사방 모서리에 대응되는 ㄱ자 형상을 이루도록 다수 형성되고, 상기 각각의 ㄱ자 형상의 체결돌기부는 상기 캡 플레이트의 일면의 사방 모서리 측에 엠보싱 형태로 가공되며;
    상기 각형 캔의 상면 및 상기 제1 캡 플레이트, 상기 제2 캡 플레이트에는 상기 안전 배기변 홀들이 형성되고, 상기 안전 배기변 홀들의 둘레에는 단차부가 형성되어서, 상기 안전 배기변이 상기 안전 배기변 홀에 결합될 시, 상기 안전 배기변의 둘레가 상기 안전 배기변 홀의 단차부에 안착되면서 상기 안전 배기변이 상기 각형 캔의 외면 및 상기 제1 캡 플레이트, 상기 제2 캡 플레이트의 외측으로 돌출되지 않도록 결합되며;
    상기 안전 배기변은 상기 단차부에 안착된 후 레이저 용접에 의해 고정되고;
    상기 안전 배기변에는 절개를 유도하는 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1의 압출 방식을 이용한 이차전지 캔 제조방법에 의해 제조되는 이차전지 캔에 관한 것으로,
    횡방향 절단 단면 형상이 직사각형이고, 길이방향의 양측에 개구(110a)가 형성되는 중공의 바 형태의 각형 캔(110); 및
    상기 각형 캔(110)의 길이방향의 양측 단부 형상에 대응하는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 구비되고, 상기 개구의 내면에 밀착 가능한 소정의 형상으로 상기 플레이트의 일면으로부터 돌출 형성되는 체결돌기부를 포함하며, 상기 체결돌기부가 상기 개구(110a)에 삽입되어 상기 개구(110a)의 내면에 밀착하면서 상기 각형 캔(110)의 양측에 조립되어 고정되는 제1 캡 플레이트(120) 및 제2 캡 플레이트(130)를 포함하고,
    상기 제1 캡 플레이트(120) 및 상기 제2 캡 플레이트(130) 중 어느 하나 또는 상기 제1 캡 플레이트(120) 및 상기 제2 캡 플레이트(130) 모두 또는 상기 각형 캔(110)의 직사각형 단면의 단축 방향 측면들 중 어느 하나에 안전 배기변 홀(111, 122)이 구비되고,
    상기 안전 배기변 홀(111, 122)에는 안전 배기변(140, 150)이 결합되어 구비되는 것을 특징으로 하는,
    압출 방식으로 제조된 이차전지 캔.
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